什麼叫熱物理學什麼叫統計物理學

㈠ 統計物理學和熱力學比較，在研究方法上各有哪些特點

一、熱力學與統計物理的研究對象、方法與特點
研究對象：宏觀物體熱性質與熱現象有關的一切規律。
方法與特點：
熱力學：
以大量實驗總結出來的幾條定律為基礎，應用嚴密
邏輯推理和嚴格數學運算來研究宏觀物體熱性質與
熱現象有關的一切規律。
較普遍、可靠，但不能求特殊性質。
統計物理：
從物質的微觀結構出發，考慮微觀粒子的熱運動，
通過求統計平均來研究宏觀物體熱性質與熱現象有
關的一切規律。
可求特殊性質，但可靠性依賴於微觀結構的假設，
計算較麻煩。
兩者體現了歸納與演繹不同之處，可互為補充，取長
補短。
宏觀與微觀的關系：
微觀粒子的熱運動與系統的各種宏觀熱
現象之間存在著內在的聯系。宏
觀量等於微觀量的統計平均
值。
宏觀與微觀
宏觀現象與宏觀量：
宏觀現象即一個系統所表現出來的各
種物理性質以及這些性質的變化規律。描述一個系統宏觀
性質的物理量稱為宏觀量。例：
P
、
V、
T
、
E
、
C等。
微觀運動與微觀量：
微觀運動即系統內部的微觀粒子的熱
運動。描述微觀粒子熱運動的
物理量稱為微觀量。例：
m
、
v
、

等。
二、熱力學理論的發展
1 經典熱力學
1824
年：
卡諾定理：
卡諾（Carnot）
1840』s：熱力學第一定律：
能量守恆定律
邁爾（Mayer）、焦耳(Joule)
1850』s：熱力學第二定律、熵增加原理：
克勞修斯（Clausius）、開爾文（Kelvin）：
1906
年：
熱力學第三定律：
能斯特定理，能斯特（Nernst）
Sadi Carnot
(1796-1832 )
J.R.Mayer
(1814-1878)
J.P.Joule
(1818-1889)
R. Clausius
(1822-1888)
W. T. Kelvin
(1824-1907)
W. H. Nernst
(1864-1941)
•
不涉及時間與空間；
•
以平衡態、准靜態過程、可逆過程為模型；
•
經典熱力學



靜熱力學。
經典熱力學特點：
（
1
）線性非平衡態熱力學
翁薩格（Onsager），1968年諾貝爾獎
2 非平衡態熱力學（1930』s）
（
2
）非線性非平衡態熱力學
普里果金（Prigogine），1977年諾貝爾化學獎
Lars Onsager
(1903-1976)
Llya

Prigogine
(1917-2003)
•
工程熱力學
•
有限時間熱力學
•
……
3 現代熱力學
三. 統計物理理論的發展
量子統計理論：

普朗克（
Planck
（
1858~1947
））愛因斯坦
（ Einstein
（
1879~1955
））、玻色、費米、狄拉克等將量子
力學理論與統計理論相結合，建立並完善了量子統計理論。
起源：
氣體分子動理論（
Kinetic Theory of Gases
）
第一個氣體分子動理論模型的提出：
1738
年，由瑞士物理學
家柏努利（
Daniel Bernoulli
）提出。
統計物理系統理論的建立：
奧地利物理學家玻爾茲曼
（
Ludwig Bottzmann， 1844~1906
）、美國科學家吉布斯
（ J. Willard Gibbs，

1839~1903
）等人做了統計物理奠基性
的工作，發展了統計系綜理論，從而
真正開創了統計物理的
系統理論。
吉布斯
(Josiah Willard
Gibbs,1839-1903),
美國
理論物理學家,統計系
綜理論的首創者
柏努利（
Daniel
Bernoulli，1700-
1782)
1
）提出柏努利原理
2
）從氣體粒子碰撞
容器壁的觀點說明壓
強，最早採用數學方
式表述氣體運動論。
麥克斯韋（
James
Clerk Maxwell 1831-
1879)
從事電磁理論、分子
物理學、統計物理
學、光學等方面的研
究，建立的電磁場理
論。

㈡ 請問前輩們統計物理與熱力學物理有什麼關系

熱力學是用宏觀的方法研究熱現象,統計物理學是用微觀的方法研究熱現象.雖然兩者都是研究熱現象的,但理論體系是完全不一樣的.熱力學是一門極其優美的理論,只使用最簡單的數學方法,通過四大基本定律,也就是熱零定律、...

㈢ 四大力學的熱力學與統計物理

該部分是研究熱運動的規律和熱運動對物質宏觀性質的影響。熱力學是熱運動的宏觀理論，用「唯象」的方法，迴避了宏觀物體的微觀結構，使用有限的宏觀量（如溫度、能量、體積、熵、比熱等）來描述，這種描述的基礎是能量守恆等幾個來自實踐經驗的宏觀基本規律（熱力學第零~~第三定律）。統計物理是熱運動的微觀理論，它用統計的方法去處理復雜的微觀運動，認為物質的宏觀性質可看成是大量粒子運動的集體表現，宏觀量是微觀量的某種統計平均值。熱力學和統計物理是針對宏觀和微觀這兩個極端情形發展起來的，是相輔相成的。

㈣ 什麼是熱物理

第八章 熱物理學簡介
§8 - 1 熱力學平衡的基本概念
一 熱物理學概述
研究的是熱運動（宏觀物體中大量微觀粒子的無規運動。物體的各種宏觀性質，例如物體的力學性質、電磁性質和化學性質等均受熱運動的影響）的規律及其對物質宏觀性質的影響，以及與物質其他各種運動形式之間的相互轉化規律。
理論基礎：
● 熱力學（宏觀理論）
基本研究方法：熱力學以基本規律（第一定律、第二定律等）為基礎，應用數學方法，通過邏輯推理和演繹，得出有關物質各種宏觀性質之間的關系，以及宏觀物理過程進行的方向和限度等方面的結論。
熱力學定律的普適性：具有高度的可靠性和普遍性。
● 統計物理學（微觀理論）
基本研究方法：認為物質的宏觀性質是大量微觀粒子運動的集體表現，而宏觀量是微觀量的統計平均值。
特點： 闡明了熱力學定律的統計意義
理論結果也往往是近似的。
● 熱力學方法與統計物理學方法的相互結合和滲透

二 熱力學系統的平衡態
● 熱力學系統：在給定范圍內，由大量的微觀粒子所組成的宏觀物體。
● 外界或環境： 對所研究的熱力學系統能夠發生相互作用的其他物體。
● 孤立系：與外界沒有任何相互作用的熱力學系統。
● 封閉系：與外界有能量交換，但沒有物質交換的熱力學系統。
● 開放系：與外界既有能量交換，又有物質交換的熱力學系統。
● 平衡態：熱力學系統內部沒有宏觀的粒子流動和能量流動的狀態，這時系統的各種宏觀性質不隨時間變化。
三 態參量和態函數
● 微觀量：描述組成該系統的微觀粒子的運動及其固有性質的量，如粒子的動量、能量和固有磁矩等。
● 宏觀量：描述組成該系統的大量微觀粒子集體表現出來的宏觀性質的量，如氣體的容積、壓強和總能量等。
● 態參量：可以獨立改變的，並足以確定熱力學系統平衡態的一組宏觀量。
幾何參量：如氣體的體積、固體的應變
力學參量：如氣體的壓強、固體的應力
化學參量：如各化學組分的質量和摩爾數
電磁參量：如電場和磁場強度、電極化和磁化強度
●態函數：平衡態確定的其他宏觀量，可以表達為以態參量為自變數的函數。
●單相系（均勻系）：各部分的性質完全一樣的熱力學系統。
●復相系：如果整個系統不是均勻的，但可以分為若干個均勻的部分，即可以分為若干個相。
四 熱力學第零定律 溫度
●熱力學第零定律(熱平衡定律)：如果兩個熱力學系統中的每一個都與第三個熱力學系統處於熱平衡，則它們彼此也必定處於熱平衡。
●熱力學第零定律表明，處在同一平衡態的所有系統都具有一個共同的、決定系統熱平衡的宏觀性質 溫度。
溫度的特徵：一切互為熱平衡的系統都具有相同的溫度
◇ 溫度計
◇ 溫標：溫度的數值表示法。
◇ 理想氣體溫標:用氣體溫度計(氣體為測溫物質)來實現。
定體氣體溫度計：
: 定體氣體溫度計與待測系統達到熱平衡時的溫度值;
p: 測得的並經過修正的氣體溫度計中的氣體壓強值;
規定 與p成正比
, (8. 1)
a ?確定
規定純水的三相點(水、冰和水蒸汽三相平衡共存的溫度)=273.16 K，
ptr =(在水的三相點時所測得的)該氣體溫度計中氣體的壓強，則
.
將該式所確定的比例系數a代入式(8. 1)，可得
.
實驗表明，用不同的氣體作為測溫物質，由上式定出的溫標基本相同，稍有差別。在溫度計內氣體密度(或壓強ptr)趨於零的極限情況下，它們都趨於一個共同的極限溫標理想氣體溫標，用它計量的溫度為
. (8. 2)
◇ 熱力學溫標（在熱力學第二定律的基礎上引入的一種不依賴於物質的具體測溫性質的溫標）
用該溫標確定的溫度，稱為熱力學溫度或絕對溫度：熱力學溫度是基本的物理量，其單位為K(kelvin，開爾文，簡稱開)。 把水三相點溫度 規定為熱力學溫標的基本固定溫度，按定義永久不變。
◇ 攝氏溫標的新定義
規定它由熱力學溫標導出，攝氏溫度t定義為
. (8. 3)
◇ 可以證明，在理想氣體溫標適用的溫度范圍內，理想氣體溫標與熱力學溫標是一致的。

五 物態方程
1、 物態方程的定義
在平衡態下，熱力學系統的溫度和態參量之間的函數關系。
2、 理想氣體的物態方程
一個重要的理論模型，它反映了各種氣體在密度趨於零時共同的極限性質。
理想氣體的物態方程是
, (8. 4)
氣體物質的量
摩爾氣體常量
3、 實際氣體的物態方程
對於實際氣體，人們導出了各種類型的物態方程：
● 范德瓦耳斯方程（是對氣體的結構作了一些簡化假設後推導出來的）
對於1 mol氣體有
, (8. 5)
其中Vm是氣體的摩爾體積，a和b是由實驗測定的常量(見表25-2)，它們分別是考慮到分子之間的吸引力和分子本身的大小而引進的修正。
● 卡末林昂內斯方程(形式上比較復雜，然而准確度較高的經驗公式)。
, (8. 6)
或 , (8. 7)
式中的 或 等系數分別稱為第一、第二、第三、第四……位力系數。它們都是與實際氣體性質有關的溫度的函數，可用實驗來測定。

答疑：What is a triple point（純水、純冰和水蒸汽三相平衡共存的溫度）?
物質的氣、液、固三態，在一定情況可以共存：
冬天的火鍋：水、汽態共存。
夏天冷飲內置冰塊：水、汽、固態共存。
但要得到確定的實驗規律，需把單一的純物質（如純水）密封在封閉的容器中，研究它處在熱平衡態下的性質。

水的三相點設備
三相點管置於存有冰水混合物的保溫瓶中。三相點管內存有純冰、純水和水蒸氣，三者平衡共存。三相點管中央置溫度計管。
關鍵是獲得真正純的不含雜質的三相共存，是獲得三相點的關鍵。據溶液結冰時先結出的是純溶劑的原理可解決此問題。實驗步驟：
1） 將三相點管浸入冰水混合物中半小時，使其溫度降至0度左右。
2） 將壓碎的乾冰裝入溫度計管，使三相點管內的水圍繞溫度計管的外壁形成一層冰衣。
3） 當冰衣厚度達5～10mm時，將溫度計管內的乾冰換成溫水，使冰衣沿溫度計管外壁薄薄地融化一層。由於雜質都留所融化的水裡，所以在溫度計管外壁周圍就實現了純水、純冰和水蒸氣的三相共存狀態。

§8 - 2 熱力學第一定律
一 熱力學過程與功
●熱力學過程：當熱力學系統的狀態隨時間變化時，叫經歷了一個熱力學過程（簡稱過程）。
●非靜態過程：在熱力學過程中，系統往往經歷了一系列的、不能簡單地用態參量和態函數來描述的非平衡態，這種過程稱為非靜態過程。
●准靜態過程：在准靜態過程進行中的每一時刻，系統都處於平衡態，這只有在過程進行得「無限緩慢」的條件下才可能實現。
一個系統的熱平衡態可用少數宏觀參量（p ，T，V）來描述，它在參量空間（p – V相圖）上用一個點來表示，因此准靜態過程可用p - V圖上的一條曲線來表示。

圖25 - 2 帶有活塞的容器 圖25 - 3 准靜態過程的功

● 元功
若流體體積的變化為 ，外界對流體所作的元功為
. (8. 8)
① 當系統被壓縮時，dV < 0，A > 0，外界對系統作正功；
② 當系統膨脹時，dV > 0，A < 0，外界對系統作負功。
●在一個有限的准靜態過程中，系統的體積由V1變為V2，外界對系統所作的總功為
. (8. 9)
● 功不是由系統的狀態唯一地確定的，功不是態函數。在無限小過程中所作的元功不是態函數的全微分，記為 而不是dA.
在一般情況下，准靜態過程中的元功可寫為
,
: 廣義坐標或外參量; : 廣義位移，
: 廣義力。
廣義位移 廣義力 元功
△S（液膜面積改變） γ（ 單位長度的表面張力） △S.γ（外界做功）
(體積) (壓強) .
(角位移) M（力矩） M .
(電荷) (電動勢) .
二 熱力學第一定律
在系統經歷的一個熱力學過程中,外界對系統所作的功A與系統從外界吸收的熱量Q之和，等於熱力學系統終態2和初態1的內能之差
, (8. 10)
熱力學第一定律是包含熱量交換在內的能量守恆定律。
若熱力學系統經歷一個無窮小的過程，
. (8. 11)
對於簡單系統， ，有
. (8. 12)
● 內能U是（熱平衡）態函數（是物質中分子運動的動能和勢能之和），dU是態函數U的全微分，它與達到這個狀態所經歷的具體過程沒有關系。
● 功和熱量則都與具體的過程有關，Q和A僅用來表示無限小過程中的無限小量，它們都不是態函數的微量差，即它們都不是全微分，盡管Q和A都不是全微分，但它們之和dU卻是全微分，是與過程無關的。

三 焓
當用熱力學第一定律來討論等壓過程時，引進態函數焓H.
在有限的等壓過程中系統從外界吸收的熱量為

.
定義焓為
, (8. 13)
●焓的重要特性：
在等壓過程中，系統從外界吸收的熱量等於系統的焓的增量
, (8. 14)
● 焓是一個態函數，
它由熱力學系統的狀態確定，對於既不等壓也不等體的過程同樣可用。例如，體系在壓強和體積兩者都不同的狀態之間變化，對終態和初態各有 , .
兩式相減，可以得到一個普遍的公式，即
. (8. 15)
對於等壓過程，有
. (8. 16)
在過程中系統從外界吸收的熱量
，對於等體過程 ，
，對於等壓過程.
在熱力學中，我們感興趣的是態函數U和H的改變數。
四 熱容
一個系統在某一過程中溫度升高1K所吸收的熱量。
定體熱容 , (8. 17)
定壓熱容 . (8. 18)
摩爾熱容 ：1mol物質的熱容；
比熱容或比熱c：單位質量物質的熱容.
● 定體熱容＝？
在等體過程中，由
. (8. 19)
● 定壓熱容 與定體熱容 之間的關系
(8. 20)
證明思路：
1）求內能U(V,T)的全微分
(8. 21)
2) 用熱力學第一定律導出系統所吸收的熱量Q的表達式
. (8. 22)
3) 由定壓熱容的定義
,
4）由 和上式可得
.
證畢。

㈤ 熱力學，統計力學包括在力學中嗎

• 熱力學，統計力學不包括在力學中。

• 熱力學是研究熱現象中物質系統在平衡時的性質和建立能量的平衡關系，以及狀態發生變化時系統與外界相互作用(包括能量傳遞和轉換)的學科。

• 統計力學(又叫統計物理學)是研究大量粒子(原子、分子)集合的宏觀運動規律的科學。統計力學運用的是經典力學原理。由於粒子的量大，存在大量的自由度，雖然和經典力學應用同樣的力學規律，但導致性質上完全不同的規律性。不服從純粹力學的描述，而服從統計規律性，用量子力學方法進行計算，得出和用經典力學方法計算相似的結果。從這個角度來看，統計力學的正確名稱應為統計物理學。

㈥ 簡述經典熱力學與統計熱力學的區別與聯系

用統計方法研究的叫統計力學，和傳統的熱力學不一樣，所謂熱力學就是指從熱力學四大定律出發，純粹依靠數學推導而得出整個理論系統。雖然從實際應用上來講，二者應用的領域大致相同，但從理論上來講卻是完全不一樣的，統計力學從微觀的分子、原子出發研究熱現象，因而要依賴實驗的精度，而熱力學是一種純粹的惟像的理論，因而只要四大定律不違背事實，熱力學理論所推導出的一切結果就都沒有問題。這正是熱力學獨有的優越性，因此愛因斯坦對熱力學理論的優美性大為欣賞，實踐也證明，到今天為止，物理學所有相關理論都被量子力學滲透了，像什麼量子電動力學，相對論量子力學。唯有熱力學仍然自成體系。

㈦ 什麼是物理學

物理是研究物質結構、物質相互作用和運動規律的自然科學。是一門以實驗為基礎的自然科學,物理學的一個永恆主題是尋找各種序（orders）、對稱性（symmetry）和對稱破缺（symmetry-breaking）守恆律（conservation laws）或不變性（invariance）.

物理學分支
● 經典力學及理論力學(Mechanics)研究物體機械運動的基本規律的規律
● 電磁學及電動力學(Electromagnetism and Electrodynamics)研究電磁現象，物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律
● 熱力學與統計物理學(Thermodynamics and Statistical Physics)研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現
● 相對論和時空物理(Relativity)研究物體的高速運動效應，相關的動力學規律以及關於時空相對性的規律
● 量子力學(Quantum mechanics)研究微觀物質運動現象以及基本運動規律
此外，還有： 粒子物理學、原子核物理學、原子分子物理學、固體物理學、凝聚態物理學、激光物理學、等離子體物理學、地球物理學、生物物理學、天體物理學、聲學、電磁學、光學、無線電物理學、熱學、量子場論、低溫物理學、半導體物理學、磁學、液晶、醫學物理學、非線性物理學、計算物理學和空氣動力學等等。
通常還將理論力學、電動力學、材料力學、熱力學與統計物理學、量子力學統稱為力學。

㈧ 熱力學與統計物理學怎麼學

你好，
熱力學（thermodynamics）是自然科學的一個分支，主要研究熱量和功之間的轉化關系。熱力學是研究物質的平衡狀態以及與准平衡態，以及狀態發生變化時系統與外界相互作用（包括能量傳遞和轉換）的物理、化學過程的學科。熱力學適用於許多科學領域和工程領域，如發動機，相變，化學反應，甚至黑洞等等。
熱力學，全稱熱動力學，是研究熱現象中物態轉變和能量轉換規律的學科；它著重研究物質的平衡狀態以及與准平衡態的物理、化學過程。
熱力學是熱學理論的一個方面。熱力學主要是從能量轉化的觀點來研究物質的熱性質，它揭示了能量從一種形式轉換為另一種形式時遵從的宏觀規律。熱力學是總結物質的宏觀現象而得到的熱學理論，不涉及物質的微觀結構和微觀粒子的相互作用。因此它是一種唯象的宏觀理論，具有高度的可靠性和普遍性。熱力學三定律是熱力學的基本理論。
定律
第零定律
兩個熱力學系統均與第三個系統處於熱平衡狀態，此兩個系統也必互相處於熱平衡。
熱力學第零定律的重要性在於它給出了溫度的定義和溫度的測量方法。定律中所說的熱力學系統是指由大量分子、原子組成的物體或物體系。它為建立溫度概念提供了實驗基礎。這個定律反映出：處在同一熱平衡狀態的所有的熱力學系統都具有一個共同的宏觀特徵，這一特徵是由這些互為熱平衡系統的狀態所決定的一個數值相等的狀態函數，這個狀態函數被定義為溫度。而溫度相等是熱平衡之必要的條件。
希望能幫到你。

㈨ 前輩們統計物理與熱力學物理有什麼關系

熱力學是從宏觀角度去研究熱運動，並總結出了熱力學1、2、3定律。
統計物理認為宏觀物體是由無數微觀粒子組成，大量微觀粒子的熱運動具有統計平均性，可以研究熱運動的本質，並且將熱力學1、2、3定律歸結於一個統計原理，並利用統計的方法解釋了漲落現象。
這就是熱力學與統計物理的差別吧...